在现代工业和科研领域,聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维亲水膜以其独特的性能和应用潜力引起了广泛关注。这种材料不仅具有优异的化学稳定性、耐温性和抗污染性能,而且在高难废水处理等领域展现出显著的优势。然而,由于PTFE本身的表面能低、疏水性强,其应用受到了一定的限制。为了克服这一难题,科研人员采用了一系列先进的技术策略,以实现PTFE中空纤维膜的长效稳定亲水化。
浙江大学高分子科学与工程学系的朱利平教授研究团队提出了一种分子桥联策略。他们设计了一种名为全氟己基磺酰胺基丙基三乙氧基硅烷(PFSS)的桥联分子,通过两步液相沉积方法,成功在PTFE等多孔膜表面和内部孔道原位复合TiO2、SiO2及Fe2O3超薄无机纳米涂层,赋予膜材料高亲水性。这种方法的创新之处在于利用PFSS分子中的碳氟链通过疏水相互作用吸附在聚合物基质上,进而通过自交联反应形成稳定的无机纳米复合层。与传统的表面涂覆法相比,这种方法能够更有效地避免膜孔堵塞和涂层脱落的问题,同时在高温、酸碱等极端条件下仍能保持稳定的机械强度和应用性能。
除了分子桥联策略外,研究人员还探索了其他多种改性方法。例如,基于聚合的多巴胺(PDA)和聚(乙烯亚胺)(PEI)的共沉积技术也被应用于PTFE中空纤维膜的亲水改性中。这种方法通过简单的一步法就能在膜上产生亲水涂层,大大改善了膜的亲水性和润湿性,并在高酸性水溶液中显示出高的通水通量和良好的长期稳定性。
牺牲模板法也被认为是一种有效的手段来增强PTFE中空纤维膜的亲水性。该方法通过使用可交联的聚合物作为亲水性聚合物,并结合牺牲模板,实现了膜的高亲水性和耐化学清洗性,同时最大限度减少了水通量的损失。
随着技术的不断进步和创新,PTFE中空纤维亲水膜的性能正在不断提升,其在水处理、化工、冶金等多个领域的应用前景也越来越广阔。未来,这种材料有望解决更多高难废水处理问题,为环境保护和资源循环利用提供强有力的技术支持。